مدل سازی و مدیریت آب و خاک
سال:1400 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

خشک سالی به عنوان یکی از پدیده های محیطی شناخته شده و در واقع بخش جدایی ناپذیری از تغییرات اقلیمی است که می تواند در هر منطقه جغرافیایی حادث شود. در این مطالعه برای بررسی شدت، مدت و وسعت خشک سالی از داده های ماهانه و متوسط بارندگی سالانه 17 ایستگاه متعلق به سازمان هواشناسی کشور از سال 1351 تا 1396 واقع در استان گیلان استفاده شده است. به منظور بررسی و مقایسه قابلیت شاخص های خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی، شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص خشکی جریان رودخانه ای (SDI) بسته به قابلیت مقدار شاخص، شدت و مدت خشک سالی برای کل استان در مقیاس سالانه و دوره های سه، شش، نه و 12 ماهه محاسبه شد. نقشه های پهنه بندی با روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW) تهیه شد. نتایج حاصل از پهنه بندی شدت خشک سالی طی دوره آماری مورد مطالعه در استان گیلان نشان داد که طبق آمار و اطلاعاتی که از یک دوره آماری از سال 1351 تا 1396 در مقدار SPI سه ماهه به دست آمده، این شاخص رو به ترسالی نموده است، ولی در دوره های شش، نه و 12 ماه اکثر شهرهای استان گیلان رو به نرمالی بوده و خشک سالی با بیش ترین درصد احتمالات در مساحت تغییرات مکانی که به صورت مثبت است مشاهده شد. هم چنین نقشه هایی که از درون یابی مقدار SPI در چهار دوره آماری با بهترین برازش درون یابی به دست آمده است نشان می دهد که با نزدیک شدن به سال 1396 مقدار شاخص خشک سالی نسبت به 1351 بیش تر شده و اکثر شهرهای استان را محدوده خشک سالی بیش تری در برگرفته است. هم چنین بر اساس نقشه ها عمده خشک سالی در منطقه در ایستگاه های واقع در جنوب و جنوب شرقی منطقه مورد مطالعه اتفاق افتاده است. مقدار SDI نیز نشان داد که عمده ایستگاه ها فاقد خشک سالی و یا دارای خشک سالی متوسط هستند.

بحران کمبود آب، یکی از مهم ترین مشکلات پیش روی بشر در عصر حاضر است. از این رو بشر از آخرین فن آوری های موجود علمی و عملی برای حل مشکل کم آبی در مناطق خشک و نیمه خشک کمک گرفته و با گسترش روش های بهینه سازی مصرف، سعی در کاهش بحران دارد. به همین دلیل، استفاده بهینه از منابع آب و نیز استفاده از روش های جدید استحصال آب، نقش قابل توجهی در تعدیل اثرات کم آبی ایفا می کند. یکی از روش های افزایش بارش و تولید آب، فن آوری بارورسازی ابرهاست. از این رو، هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر فن آوری باروری ابرها بر افزایش آب حوضه آبریز خاش که یکی از مستعدترین مناطق برای اجرای پروژه های تعدیل وضع هوا در استان سیستان است، می باشد. نتایج ارزیابی پروژه های متفاوت بارورسازی ابرها حدود 15 تا 20 درصد افزایش بارش را نشان می دهد. به همین دلیل با استناد بر مقالات ملی و بین المللی و با در نظر گرفتن سناریوی افزایش بارش حدود 15 تا 20 درصد، به بررسی مدیریت منابع آب حوضه مشخص شده در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت پرداخته شده است. سپس، با استفاده از مدل برنامه ریزی و ارزیابی منابع آب (WEAP) وضعیت حوضه آبریز خاش در ماه های آذر، دی، بهمن، اسفند و فروردین (ماه های مستعد بارورسازی ابرها) و در شرایط 20 درصد افزایش بارش ناشی از اجرای پروژه های بارورسازی ابرها تحلیل شد و مقدار درصد تامین نیازهای آب شرب، کشاورزی و صنعت استخراج شده و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج ارزیابی و بررسی داده های بارش، اثر مثبت اجرای پروژه های تعدیل وضع هوا را بر منابع آب حوضه آبریز خاش نشان می دهد.

رشد جمعیت و به دنبال آن افزایش مصرف آب، به دلیل ارتقای شاخص های بهداشت و رفاه از یک سو و توسعه بخش های اقتصادی و کشاورزی و به کارگیری روش های آبیاری سنتی، از سوی دیگر، افزایش تقاضای آب را در پی داشته است، در حالی که منابع آبی شیرین محدود است. بخش کشاورزی قسمت عمده ای از آب شیرین را مصرف می کند، لذا استفاده بهینه از منابع آب موجود یکی از راهکارهای مقابله با محدودیت منابع آبی است که علاوه بر افزایش تولید در واحد سطح، وسعت اراضی کشاورزی تحت کشت را نیز افزایش می دهد. در همین راستا، این پژوهش به منظور ارزیابی رشد نهال توت با سه روش آبیاری زیرسطحی، سفالی و قطره ای در مناطق خشک انجام شد. سه تیمار آبیاری سفالی، قطره ای و زیرسطحی با چهار تکرار روی گیاه توت در قالب طرح کاملا تصادفی در سال 1394 مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا چاله هایی حفر و سه نمونه خاک از عمق 50 سانتی متری هر تیمار برداشت و برخی از ویژگی های آن اندازه گیری شد و نهال توت ریشه دار شش ماهه در چاله ها کاشته شد. سپس، ارتفاع درخت، تعداد شاخه، قطر و تاج پوشش در طول فصل رشد و رطوبت خاک در عمق 60 سانتی متری قبل از آبیاری اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل آماری میانگین یافته ها با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج نشان داد بین مقادیر مربوط به افزایش ارتفاع نهال ها در آبیاری های زیرسطحی (5/78 سانتی متر)، سفالی (5/45 سانتی متر) و قطره ای (7/59 سانتی متر) در سطح پنج درصد و مقادیر رطوبت خاک مربوط به سه تیمار آبیاری (به ترتیب 18، 25/14 و 4/13 درصد) در سطح یک درصد اختلاف معنی داری وجود داشت. نتایج این پژوهش نشان داد که در روش آبیاری زیرسطحی نیاز آبی گیاه بهتر تامین می شود و آب زیادتری در دسترس نهال قرار می گیرد؛ بنابراین، نسبت به آبیاری سفالی و قطره ای عملکرد بهتری دارد.

شور شدن خاک از جمله عوامل اصلی تخریب خاک به شمار می رود. طبیعتا کاهش بارندگی و افزایش تنش ناشی از خشک سالی، افزایش شوری خاک را در پی خواهد داشت. به منظور بررسی نقش خشک سالی در تشدید شوری خاک در دشت کاشان، دوره های خشک سالی توسط شاخص بارش استاندارد شده ((SPI، در شش بازه زمانی در دوره آماری 2000 تا 2017 بررسی شد. نتایج بررسی این شاخص حاکی از این بود که سال های 2000، 2008، 2015 و 2016 به عنوان سال مرجع با حداکثر شدت خشک سالی بوده است. تغییرات شوری در سال های مرجع با استفاده از شاخص شوری خاک (SI) حاصل از تصاویر ماهواره ای، سنجنده ETM+ از طریق نرم افزار ENVI(نسخه 7. 4) بررسی شد. در پژوهش حاضر، نقشه واقعیت زمینی با روش نمونه برداری میدانی، مطالعات آزمایشگاهی و میان یابی در نرم افزار ArcGIS (نسخه 1. 4. 10) به دست آمد. مناسب ترین روش میان یابی برای سال های با شدت خشک سالی بیش تر طبق میانگین کم ترین مربعات خطا (RMSE) ارایه و روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW) انتخاب شد. نتایج نشان داد که میان مقادیر شوری واقعی و میان یابی شده ارتباط معنا داری در سطح یک درصد با ضریب همبستگی 96/0 برقرار است. این موضوع بیان می کند مدل حاصل شده تخمین گر مناسبی جهت برآورد شوری خاک است. هم چنین نتایج نشان دهنده وجود همبستگی معنادار در سطح یک درصد بین خشک سالی و شوری خاک (EC)با استفاده از روش اسپیرمن بود. نتایج نشان گر این امر بود که افزایش خشک سالی، افزایش شوری را در پی خواهد داشت، اگرچه این یک اصل نیست و در سال آماری 2016 این همبستگی معکوس به دست آمد و شاید به این علت است که اثر خشک سالی بر منابع آب و خاک با تاخیر بروز خواهد داد. بنابراین، لازم است در سیاست گذاری در جهت به کارگیری مدیریت ریسک خشک سالی به این موضوع توجه شود و از طریق توجه به این امر سبب کاهش اثرات خشک سالی شد.

حوضه آبریز دریاچه ارومیه به دلیل استفاده بی رویه از منابع آب به ویژه در بخش کشاورزی و کاهش نزولات جوی در تامین نیازهای اکولوژیک خود با بحران روبه رو شده است. لذا، بهبود سیستم های آبیاری سطحی موجود می تواند راه کار مناسبی در کاهش مصرف و استفاده بهینه از منابع آب در این حوضه باشد. در همین راستا، به منظور بررسی و مقایسه تاثیر رویکرد آبیاری شیاری دوطرفه بر عملکرد و کارایی مصرف آب در محصول شلیل رقم مغان مورد پژوهش در سال زراعی 99-1398 در اراضی شهرستان میان دوآب واقع در جنوب دریاچه ارومیه اجرا و عملکرد محصول از طریق مدل های شبکه تابع پایه شعاعی (RBF) و شبکه پیش خور تعمیم یافته (GFF) برآورد شد. برای این منظور، یک مجموعه داده شامل 140 داده در دو سطح آبیاری کرتی T1 (شاهد) و آبیاری شیاری دوطرفه T2 (تیمار) و مشخصات خاک منطقه به عنوان پارامترهای ورودی استفاده شد. 80 درصد (112 داده) برای آموزش و 20 درصد (28 داده) برای آزمایش شبکه استفاده شد. در این پژوهش روش مدیریت زمان آبیاری نیز در نظر گرفته شد. به نحوی که در هر آبیاری، میزان آب مورد نیاز در هر دو بخش شاهد و تیمار بر اساس نیاز آبی شلیل مغان و فواصل آبیاری تعیین شد. نتایج نشان داد که رویکرد آبیاری شیاری دوطرفه و نیز اعمال تیمار برنامه ریزی آبیاری زمان واقعی موجب افزایش بهره وری آب (72/0 کیلوگرم بر مترمکعب) در این مزرعه شد. هم چنین نتایج مدل سازی نشان داد که مدل RBF با آموزش Levenberg Marquardt و چهار لایه پنهان پتانسیل بالایی در تخمین عملکرد محصول شلیل مغان دارد. در مجموع، با اعمال پارامتر سطوح آبیاری به عنوان ورودی، مدل شبکه عصبی مصنوعی می تواند تخمین مطلوب تری (RMSE = 0. 035) از عملکرد محصول شلیل مغان ارایه دهد.

گسترش و توسعه جوامع بشر به واسطه افزایش نیاز به توسعه زیرساخت ها همواره با کاهش میزان پوشش گیاهی و در نتیجه ایجاد تغییرات در سیمای سرزمین و به ویژه عامل اساسی در وقوع فرسایش خاک و افزایش انواع ناپایداری در خاک همراه بوده است. عمده پژوهش های انجام شده حاکی از آن است که استفاده کارآمد از پوشش گیاهی سبب افزایش مقاومت و پایداری و کاهش میزان فرسایش خاک می شود. در این راستا، انتخاب گونه های گیاهی مناسب برای مهار فرسایش خاک و هم چنین انتخاب ترکیبی از گونه ها از مسایل مهم است. فرسایش شیاری یکی از اشکال بارز فرسایش های آبی به شمار می رود که علاوه بر تخریب خاک سبب ایجاد شرایط نامطلوب برای استقرار گیاهان می شود. لذا، پژوهش حاضر با هدف آشنایی بیش تر در زمینه فرآیند فرسایش شیاری و گونه های مناسب و دارای پتانسیل برای مهار آن صورت گرفت. گونه های گیاهی مناسب معرفی شده در این پژوهش با توجه به معیارهای اهمیت تاج پوشش، ریشه، ساقه، مقاومت تنشی و اقلیمی شامل Vetiveria zizanioide، Tamarix، Oliv uphratica Populus، Haloxylon، Parrotia persica، Diospyros lotus، Medicago spp، olea europaea، Platanus orientalis و Cercis siliquastrum بوده است که می توان آن ها را پس از بررسی میزان سازگاری با ویژگی های منطقه مورد نظر و به منظور بهره گیری از روش های زیستی با هدف کاهش فرسایش استفاده کرد.